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L’ingegneria genetica
È l’alterazione volontaria
del materiale genetico di un organismo.
L’ingegneria genetica ha avuto un rapido sviluppo con
l’acquisizione della tecnologia del DNA ricombinante.
Gli enzimi di restrizione
Sono enzimi capaci
di riconoscere specifiche
sequenze (siti di
restrizione) e di tagliare la
molecola.
I tagli lasciano estremità
piatte o coesive.
L’elettroforesi su gel
L’elettroforesi su gel è
una tecnica utilizzata per
separare frammenti di
DNA in funzione delle
loro diverse dimensioni.
Le mappe di restrizione
Sono mappe sulle quali si indicano le posizioni relative di taglio di
diversi enzimi.
Il clonaggio molecolare
I vettori:
• possiedono un’origine di
replicazione
• portano geni per la resistenza ad
antibiotici
• contengono diversi siti di
restrizione unici
Il clonaggio molecolare
Nel clonaggio di un
gene si opera sulle
molecole con un «taglia
e cuci».
L’ibridazione molecolare
Uno screening molecolare
serve a identificare in una
libreria genomica il batterio che
contiene un determinato gene.
Una sonda molecolare
marcata si «appiccica» a ciò
che trova di complementare.
L’ibridazione molecolare
Con la tecnica
dell’ibridazione in situ si
può localizzare la posizione
di un gene su un
cromosoma.
La PCR
Gli ingredienti della PCR sono:
• un templato
• due primer
• una miscela di deossinucleotidi trifosfati (dNTP)
• una DNA-polimerasi termostabile
La PCR
Le tre tappe della PCR:
• denaturazione per
separare le due eliche del
DNA
• appaiamento dei primer
con le sequenze
complementari sul DNA
templato
• estensione dei primer con
i nucleotidi complementari
al templato ad opera della
polimerasi
Il sequenziamento del DNA
Nel sequenziamento ciclico
oltre a DNA templato, un primer, i
dNTP e una DNA-polimerasi si
aggiunge una miscela di quattro
deossinucleotidi trifosfati che
• hanno un gruppo ossidrile in
meno (in posizione 3’)
• sono marcati con un colorante
fluorescente
I progetti genoma
Gli scopi di un progetto genoma sono :
• identificare tutti i geni di una specie
• determinare l’intera sequenza di basi azotate
• creare una banca dati
• sviluppare sistemi di analisi dei dati
OGM
Per creare batteri OGM capaci di produrre proteine di
altri organismi si utilizzano vettori di espressione,
plasmidi nei quali i geni sono inseriti dopo promotori,
letti dal batterio .
OGM
Le modificazioni più comuni
che gli ingegneri genetici
tentano di introdurre nelle
piante transgeniche sono
rivolte a migliorare i sistemi
di coltivazione.
Si cercano di ottenere animali
transgenici per:
• produrre farmaci
• avere organi da trapiantare
• disporre di modelli di studio
L’impronta del DNA
È una metodologia per
l’identificazione personale
che si basa sull’esistenza
dei polimorfismi che
possono essere:
• di singolo nucleotide
(SNP = single nucleotide
polymorphism)
• di ripetizione se vi è un
numero variabile di
sequenze ripetute
Diagnosi sul DNA
La tecnica Southern
blot permette di
identificare i
polimorfismi di
lunghezza dei
frammenti di restrizione
(RFLP, restriction
fragment length
polymorphism)
Geni e cancro
Gli oncogeni sono forme mutate di proto-oncogeni, che servono a
produrre fattori di crescita, recettori di fattori di crescita, trasduttori
del segnale, fattori di trascrizione o regolatori dell’apoptosi.
Gli oncosoppressori hanno prodotti coinvolti nel rallentare la
crescita cellulare, nel riparare i danni del DNA o nel determinare
l’apoptosi.
Geni omeotici
Scoperti grazie allo studio di alcuni
mutanti di drosofila, determinano
l’identità dei segmenti corporei.
Si trovano sullo stesso
cromosoma, nella regione
complesso HOM-C.
Geni omeotici
Tutti contengono la sequenza omeobox che corrisponde
a un omeodominio nella proteina che lega il DNA.
I geni omeotici si trovano in molti animali, uomo
compreso.
RNAi
Il meccanismo
molecolare dell’RNAi
coinvolge:
• un enzima RNasi
(Dicer)
• piccole molecole di
RNA a doppio filamento
• un complesso di
proteine chiamato RISC
(complesso di
silenziamento indotto da
RNA)
Orologi molecolari
L’analisi delle differenze tra sequenze di DNA delle specie è una
misura del tempo passato dalla loro separazione, un orologio
molecolare.
Orologi molecolari
Anche la paleoantropologia e
l’archeologia si servono di indagini
sulla sequenza della doppia elica.